田麗從　孫雪萌　馬志同　金秀月

(廣東省深圳市計量質(zhì)量檢測研究院， 深圳 518055)

0　引言

進入21世紀以來，我國能源消費急劇增長，一方面對國內(nèi)資源和環(huán)境造成很大壓力，另一方面在全球追求低碳發(fā)展的大環(huán)境下，面臨的國際壓力也與日俱增，我國節(jié)能減排形勢極其嚴峻。為了進一步加大節(jié)能減排力度，保證節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)，粗放型能源管理方式必須得到改進，轉(zhuǎn)而采取能源精細化管理模式[1]。而要實現(xiàn)能源精細化管理，一種最有效的途徑就是建立能源計量數(shù)據(jù)在線采集監(jiān)測系統(tǒng)[2-3]。然而，建設(shè)能源在線采集監(jiān)測系統(tǒng)需要較大的資金和人員投入，很多用能單位沒有能力承擔(dān)相關(guān)的費用。即使有些單位有能力承擔(dān)相關(guān)的費用，也往往因為缺乏相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)而難以達到令人滿意的建設(shè)效果。為了解決上述問題，國家質(zhì)檢總局依托各地省級計量院(所)在全國批設(shè)了20多個“國家城市能源計量中心”，其核心任務(wù)之一就是進行城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺的建設(shè)。通過建設(shè)城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺，建立起覆蓋全省市乃至全國范圍的能源計量數(shù)據(jù)在線測量基礎(chǔ)體系，借助云計算技術(shù)，通過資源共享、技術(shù)共享的方式向用能單位提供能源精細化管理云服務(wù)，使用能單位無需投入大量資金和人員即可分享能源精細化管理的各種技術(shù)手段。

深圳市是獲批進行“國家城市能源計量中心”建設(shè)的20多個省市之一，自2007年就開始開展相關(guān)研究工作[4]。本文以深圳市建設(shè)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，討論了城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺的作用和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對用能單位如何借助該平臺實現(xiàn)能源精細化管理進行了分析，進一步討論了相關(guān)工作的進展。

1　城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺

城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺是實現(xiàn)城市能源計量數(shù)據(jù)在線采集、實時監(jiān)測、統(tǒng)計分析和輸出應(yīng)用的系統(tǒng)平臺，該平臺可為政府進行節(jié)能考核、能源消費總量控制、制定節(jié)能降耗政策和低碳發(fā)展規(guī)劃等提供技術(shù)支撐，也可面向用能單位提供能源精細化管理服務(wù)，以及能源審計、節(jié)能檢測、節(jié)能診斷、節(jié)能量第三方驗證等服務(wù)。

城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺主要由四大部分組成，即計量網(wǎng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、能源計量數(shù)據(jù)中心主站和應(yīng)用終端，其系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1　城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖

計量網(wǎng)系統(tǒng)指由電、氣、油、水、煤等的計量儀表和在線采集終端組成的物聯(lián)網(wǎng)，負責(zé)對用能單位的電、氣、油、水、煤等能源消耗量值、大型用能設(shè)備(如中央空調(diào)系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)等)的運行狀態(tài)參數(shù)及相關(guān)環(huán)境參數(shù)進行測量和采集。根據(jù)計量數(shù)據(jù)涉及范圍的不同，計量網(wǎng)系統(tǒng)又分為一級計量網(wǎng)和二級計量網(wǎng)。一級計量網(wǎng)用于對用能單位各類能源消耗的總表進行計量，所獲得的數(shù)據(jù)主要滿足政府節(jié)能考核和監(jiān)管需要；二級計量網(wǎng)用于對用能單位內(nèi)部各次級用能單位、大型用能設(shè)備和用能分項進行計量，所獲得的數(shù)據(jù)主要滿足用能單位能源精細化管理的需要。

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)指用能單位的能源計量數(shù)據(jù)到達能源計量數(shù)據(jù)中心的傳輸網(wǎng)絡(luò)。就技術(shù)手段而言，涉及GPRS/GSM/3G/CDMA/Internet等無線或有線傳輸方式。根據(jù)城市能源計量發(fā)展的現(xiàn)有條件，一部分能源計量數(shù)據(jù)通過供能集團(如供電局、燃氣集團、水務(wù)集團等)獲得，再經(jīng)由寬帶專線中轉(zhuǎn)至能源計量數(shù)據(jù)中心主站；無法從供能集團獲取的數(shù)據(jù)，則由其他能源監(jiān)測系統(tǒng)或用能單位現(xiàn)場直接傳送至能源計量數(shù)據(jù)中心主站。

能源計量數(shù)據(jù)中心主站設(shè)有服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和集中管理系統(tǒng)等，負責(zé)對數(shù)據(jù)進行長期存儲、管理、統(tǒng)計、分析并對外發(fā)布應(yīng)用。

應(yīng)用終端提供數(shù)據(jù)和功能展示的前端界面，平臺基于云計算模式搭建，用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)登錄平臺，根據(jù)授權(quán)查詢和獲取相關(guān)的能源數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析報表。

2　用能單位能源精細化管理

城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺開發(fā)了用能單位基本信息管理、能源計量器具配備管理、數(shù)據(jù)監(jiān)測、能耗統(tǒng)計、能耗分析和碳排放分析等功能，幫助用能單位實現(xiàn)能源精細化管理，掌握現(xiàn)行能源消耗狀況，分析能源利用問題，進一步挖掘節(jié)能潛力。城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺主要功能界面示例如圖2。

圖2　城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺主要功能界面示例

2.1　用能單位基本信息管理

用能單位要實現(xiàn)能源精細化管理，首先要理清自身的用能結(jié)構(gòu)，之后根據(jù)用能結(jié)構(gòu)設(shè)置計量監(jiān)測點，并配備必要的能源計量器具。城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺提供了用能結(jié)構(gòu)、計量點、計量器具等基本信息管理和維護功能，幫助用能單位定義和管理用能結(jié)構(gòu)信息，為進行能耗統(tǒng)計和分析奠定基礎(chǔ)。

2.2　數(shù)據(jù)監(jiān)測

城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺提供了數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，可實時監(jiān)測每個計量點上每個計量儀表的工作狀態(tài)和在線采集狀態(tài)，并在出現(xiàn)故障時進行報警?？呻S時讀取每項計量數(shù)據(jù)的最新值，并按要求的采樣周期提取其任意時間段內(nèi)的連續(xù)數(shù)值。系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)曲線監(jiān)測功能，幫助用能單位隨時掌握每個被監(jiān)測點的運行狀態(tài)和能耗規(guī)律。提供了大型用能系統(tǒng)監(jiān)測和效率分析功能，可對大型用能設(shè)備的運行狀態(tài)進行24小時在線監(jiān)測，使設(shè)備操作人員實時了解設(shè)備是否存在故障，系統(tǒng)是否處于高效率運行狀態(tài)，并在設(shè)備出現(xiàn)故障時在線發(fā)布報警信息，確保系統(tǒng)故障得到及時處理，避免設(shè)備停止運行給生產(chǎn)造成損失，保證了系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定、高效運行。

2.3　能耗統(tǒng)計

城市能源計量數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺提供了分類匯總統(tǒng)計、分類分時統(tǒng)計、分級分時統(tǒng)計和分級分項統(tǒng)計功能，可充分滿足用能單位能源精細化管理分類、分級、分項統(tǒng)計的要求。

分類匯總統(tǒng)計，給定統(tǒng)計周期(開始日期、結(jié)束日期)，可按用能單位消耗的能源種類分別統(tǒng)計每類能源在該統(tǒng)計周期的能耗量，使用能單位掌握總體能耗消耗量和構(gòu)成；分類分時統(tǒng)計，以逐日、逐月、逐年的方式給出各種能源種類的能源消耗明細；分級分時統(tǒng)計，以逐日、逐月、逐年的方式給出所有次級用能單位或主要用能設(shè)備的能源消耗明細；分級分項統(tǒng)計，給定統(tǒng)計周期(開始日期、結(jié)束日期)，給出所有次級用能單位不同能源分項的能源消耗明細。

2.4　能耗分析

城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺提供了橫向分析、縱向分析、同期對比分析、結(jié)構(gòu)占比分析和趨勢分析等功能，幫助用能單位分析能耗規(guī)律，發(fā)現(xiàn)用能問題、尋找節(jié)能重點。

橫向分析，將用能單位的能耗與其同行業(yè)內(nèi)其他用能單位的能耗進行對比，以了解自身的能耗水平；縱向分析，繪制用能單位逐時、逐日、逐月、逐年的能耗曲線(或者柱圖、堆疊圖等)，以展示用能單位日、月、年的能耗特點，發(fā)掘能耗規(guī)律，以便進一步查找用能問題；同期對比分析，將用能單位任意兩日、兩月、兩年的能耗進行逐時段、逐日、逐月的對比，以了解用能單位不同日、月、年之間的能耗變化情況，結(jié)合其他因素，分析用能的合理性；結(jié)構(gòu)占比分析，計算各能源種類、各次級用能單位或各能源分項的能耗占比，掌握自身的能耗結(jié)構(gòu)和用能重點；趨勢分析，基于以往的用能數(shù)據(jù)對未來一年的用能量進行預(yù)測，以便及時發(fā)現(xiàn)潛在的能耗超標(biāo)現(xiàn)象，及時制定調(diào)整措施。

2.5　碳排放分析

城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺支持用能單位碳排放量的計算，根據(jù)能源消耗量的統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)合相應(yīng)能源的碳排放因子，可以計算得到用能單位的碳排放量。借助該平臺可以提高政府進行碳核查的效率，并節(jié)省相應(yīng)的人力、物力。而且，該平臺可實時對碳排放量進行計算，有利于用能單位及早制定碳資產(chǎn)管理計劃和進行節(jié)能工作安排。

3　相關(guān)工作現(xiàn)狀

除了深圳，其他省市城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺的建設(shè)工作也已相繼展開。20多個獲批省市中17個省市已建立了能源數(shù)據(jù)采集平臺，并逐步推行用能單位能源計量數(shù)據(jù)采集監(jiān)測試點。進展較快的如福建，目前已實現(xiàn)300多家重點用能單位的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，還有130多家正在施工過程中，當(dāng)?shù)卣谕恋睾唾Y金方面持續(xù)地給予了大力地支持。其他如新疆、內(nèi)蒙古、上海、北京、安徽等省市也已實現(xiàn)部分用能單位的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，并先后獲得當(dāng)?shù)卣?00～15000萬元不等的資金支持。各地城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺的建設(shè)工作在今后幾年必將緊鑼密鼓、如火如荼。

4　結(jié)語

城市能源計量數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺的建設(shè)工作目前仍處于起步階段，在功能上主要完成了基礎(chǔ)功能和典型功能的開發(fā)，后續(xù)階段將對該平臺不斷加以完善，持續(xù)加強對能源數(shù)據(jù)進行挖掘分析的能力，逐步建立專家知識庫，并最終發(fā)展成為具有開放性的智慧能源云服務(wù)平臺，在城市能源計量工作和節(jié)能減排工作中持續(xù)發(fā)揮重要作用。

[1]汪中求，吳宏彪，劉興旺.精細化管理[M].第1版.北京: 新華出版社，2005

[2]傅詠紅，周鮮成，王建明.現(xiàn)代企業(yè)的能源計量監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].計量技術(shù)，2005(3)：46-47

[3]魏慶芃.大型公建能耗分項計量實時監(jiān)測分析系統(tǒng)EMS-Ⅱ的發(fā)展[J].建筑，2009(3): 35-37

[4]朱崇全，金秀月，馬志同.國家城市能源計量數(shù)據(jù)的實時在線監(jiān)測與應(yīng)用技術(shù)模型研究[J].計量與測試技術(shù)，2011，38(2): 6-8